《高中物理专题汇编闭合电路的欧姆定律(一)含解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理专题汇编闭合电路的欧姆定律(一)含解析.docx（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、高中物理专题汇编闭合电路的欧姆定律( 一) 含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压【答案】 1A； 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S 后，由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流I 为： I=A=1A路端电压为： U=IR=11.38=1.38（ V）2 手电筒里的两节干电池（串联）用久了，灯泡发出的光会变暗，这时我们会以为电池没电了。但有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。设一节新电池的电动势 E1=1.5V，内阻 r1 =0.3 ；一节旧电池的电动
2、势E2=1.2V，内阻 r2=4.3 。手电筒使用的小灯泡的电阻 R=4.4 。求：(1)当使用两节新电池时，灯泡两端的电压；(2)当使用新、旧电池混装时，灯泡两端的电压及旧电池的内阻r2 上的电压；(3)根据上面的计算结果，分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。【答案】 (1)2.64V； (2)1.29V； (3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur大于其电动势2E（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时，电流I = 2E10.6AR 2r1灯泡两端的电压UIR2.64V(2)一新、一旧电池串联时，电流I = E1E20.3ARr1 r2
3、灯泡两端的电压UI R1.32V旧电池的内阻r 2 上的电压U rI r21.29V(3)不妥当。因为旧电池内阻消耗的电压Ur 大于其电动势E2（或其消耗的电压大于其提供的电压），灯泡的电压变小。3 如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为 2 的直流电源，电阻R1、 R2 、R3、 R4 的阻值均为 4，电容器的电容为30F，电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：（1）电流表的读数（2）电容器所带的电荷量（3）如果断开电源，通过R2 的电荷量-5Q-5=2.410 C【答案】（ 1） 0.4A（ 2） 4.8 10C （ 3）2【解析】【分析】【详解】当电键 S 闭合时，电阻R1、 R2 被短
4、路根据欧姆定律求出流过R3 的电流，即电流表的读数电容器的电压等于R3 两端的电压，求出电压，再求解电容器的电量断开电键S 后，电容器通过 R1 、 R2 放电，R1 、 R2 相当并联后与R3 串联再求解通过R2 的电量（1）当电键 S 闭合时，电阻R 、 R2 被短路根据欧姆定律得1E0.4 A电流表的读数 IrR3（2）电容器所带的电量QCU 3 CIR34.810 5 C（3）断开电键 S 后，电容器相当于电源，外电路是R 、 R2 相当并联后与R3 串联由于1各个电阻都相等，则通过R2 的电量为 Q1 Q2.4 10 5 C24 如图所示 ，电源电动势E27 V，内阻 r 2 ， 固
5、定电阻 R2 4 ， R1 为光敏电阻 C 为平行板电容器 ，其电容 C 3pF，虚线到两极板距离相等，极板长L 0.2 m，间距 2为一圆盘 ，由形状相同透光率不同的二个扇形a、 b 构成 ，它可绕 AA轴d 1.0 10 mP转动当细光束通过扇形a、 b 照射光敏电阻 R1 时， R1 的阻值分别为 12 、 3 有.带电量v0 10 m/s 连续射入 C 的电场中假设照在 R1为 q 1.0 104 C 微粒沿图中虚线以速度上的光强发生变化时R1阻值立即有相应的改变重力加速度为g 10 m/s 2.(1)求细光束通过 a 照射到 R1 上时 ，电容器所带的电量；(2)细光束通过 a 照射
6、到 R 上时 ，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，求细光束通过b 照射到1R 上时带电微粒能否从C 的电场中射出1【答案】 （1） Q 1.810 11 C （ 2）带电粒子能从 C 的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流，再由欧姆定律求出电容器的电压，即可由Q=CU 求其电量；细光束通过a 照射到 R1 上时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，电场力与重力二力平衡细光束通过 b 照射到 R1 上时，根据牛顿第二定律求粒子的加速度，由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从 C 的电场中射出【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，得IE27R2 r1.5AR112 4 2又电容器板间电压U CU
7、 2IR2 ，得UC=6V设电容器的电量为Q，则 Q=CUC解得 Q1.810 11C（2）细光束通过a 照射时，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则有mg q U Cd解得 m 0.6 10 2 kg细光束通过 b 照射时，同理可得 U C 12V由牛顿第二定律，得 q U Cmg ma 解得 a10m/s2d微粒做类平抛运动，得y1at 2 ， tlv02解得 y 0.2 102 md ， 所以带电粒子能从C 的电场中射出2【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动，解题的关键是明确带电粒子的受力情况，判断其运动情况，对于类平抛运动，要掌握分运动的规律并能熟练运用5 如图所示电路，已知 R3=
8、4，闭合电键，安培表读数为 0.75A，伏特表读数为 2V，经过一段时间，一个电阻被烧坏 (断路 )，使安培表读数变为 0.8A，伏特表读数变为 3.2 V，问：（ 1）哪个电阻发生断路故障？（ 2） R1 的阻值是多少？（ 3）能否求出电源电动势 E 和内阻 r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由【答案】 （1） R2 被烧断路 （ 2） 4（ 3）只能求出电源电动势E 而不能求出内阻r， E=4V【解析】【分析】【详解】（1）由于发生故障后，伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是R2 被烧断了（2） R2 被烧断后，电压表的示数等于电阻R1 两端的电压，则 R1U 13.2
9、.。I140.8（3）第一种情况下，有：电阻R33 1 11=0.75 4-2=1V，通过电阻3的两端的电压为： U =I R -UR电流为 I 3U 310.25A，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1 11 34R34R +（ I +I）（ R +r）第二情况下，有E=U1+I1（ R4+r ）代入可得： E=3+（ R4+r）E=3.2+0.8（ R4+r）解得：E=4V，R4+r=1，由于 R4 未知，故只能求出电源电动势E 而不能求出内阻r 。【名师点睛】本题闭合电路的欧姆定律的应用以及电路的分析和计算问题，注意解题时要注意有两种情况，根据闭合电路欧姆定律列出两个方程，求解电动势或内阻，
10、是常用的方法；此题同时给了我们一个测量电动势的方法 .6 如图所示的电路中，电源电动势Ed 6V，内阻 r 1，一定值电阻R0 9.0 ，变阻箱阻值在 0 99.99 范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L 100cm，板间距离d40cm，重力加速度g 10m/s 2，此时，将变阻箱阻值调到R1 2.0，一带电小球以v010m/s 的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：（ 1）变阻箱阻值 R12.0 时， R0 的电功率是多少？（ 2）变阻箱阻值 R12.0 时，若电容器的电容 C 2F，则此时电容器极板上带电量多大？（ 3）保持带电小球以 v0 10m/s 的速
11、度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？【答案】（ 1） 2.25W6C（3） 50（ 2） 210【解析】【详解】（1）当 R1 2.0 时，闭合回路电流I 为：IEdR0rR1代入数据解得：I0.5A所以 PR0 I2R0 0.52 9 2.25W ；(2)当 R12.0 时， UR1IR1 1V由 Q CU 2 10 6C；(3) 当 R1 2.0 时，则： Mg qEE U R1d电路中分压关系，则有：R1U R1EdR1R0r调节变阻箱阻值到R1 ，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则：qE Mg Ma2且 U R1R1R1EdrR0U
12、R1E2d又 d1 at 222水平向： L vot由以上各工，代入数值得R1 50。7 如图，在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E50V，内阻r1的电源和滑动变阻器 R，导轨的宽度d 0.2m ，倾角 =37质量 m 0.11kg 的细杆 ab 垂直置于导轨上，与导轨间的动摩擦因数0.5，整个装置处在竖直向下的磁感应强度B2.2T 的匀强磁场中，导轨与杆的电阻不计现调节R 使杆 ab 静止不动 sin37 =0.6，cos37=0.8， g 取 10m/s 2，求：（1）杆 ab 受到的最小安培力 F1 和最大安培力F2；（2）滑动变阻器R 有效电阻的取值范围【答案】（ 1） F10.2N
13、， F22.2N ；（ 2） 9R109【解析】【详解】（1）由题意知：当ab 棒具有向下的运动趋势时所受安培力最小，由物体平衡条件有F1 cos(mg cosF1 sin)mg sin代入数据解得最小安培力F10.2N 当 ab 棒具有向上的运动趋势时所受安培力最大，由物体平衡条件有：F2 cos(mg cosF2 sin)mg sin代入数据解得最大安培力F22.2N（2）设导体棒所受安培力为F1 、 F2 时对应 R 的阻值为 R1 和 R2 ，则有F1EdBR1rF2EdBR2r代入数据解得 R1109， R2 9；则滑动变阻器R 有效电阻的取值范围为9R 1098 如图所示，图线AB
14、 是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM 是某定值电阻 R 的伏安特性曲线，由图求：（ 1） R 的阻值；（ 2）处于直线 OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率；（ 3）电源的最大输出功率。【答案】 （1）（ 2） 8W （ 3） 9W【解析】【分析】（1）根据伏安特性曲线的斜率求出电阻的阻值（2）交点对应的电压和电流为电源输出电压和输出电流，根据 P=UI 求出电源的输出功率（ 3）当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大【详解】（1） OM 是电阻的伏安特性曲线，电阻：（ 2）交点 C 处电源的输出功率为：（ 3）电源的最大输出功率 Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到
15、的答：（ 1）R 的阻值为2（2）处于直线OM 与 AB 交点 C 时电源的输出功率为8W（ 3）电源的最大输出功率为 9W 【点睛】对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义9 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.1T ，金属棒 AD 长 0.4m，与框架宽度相同，电阻 r=1.3，框架电阻不计，电阻R12速度匀速向右运动=2， R =3 当金属棒以 5m/s时，求：（ 1）流过金属棒的感应电流为多大？（ 2）若图中电容器 C 为 0.3F，则电容器中储存多少电荷量？-8【答案】（ 1） 0.08A （ 2）2.88 10C【解析】
16、【详解】（1）棒产生的电动势：EBlv0.2V外电阻为：R1R2R1.2R1R2通过棒的感应电流：E0.2I0.08AR r1.2 1.3（2）电容器两板间的电压：UIR0.096V电容器带电量：QCU0.3 10 60.0962.8810 8 C.10 如图所示，电源电动势E=50V，内阻 r=1 ， R1=3， R2=6间距 d=0.2m 的两平行金属板 M、 N 水平放置，闭合开关S，板间电场视为匀强电场板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB，有一个穿过细杆的带电小球p，质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1 10-3C（可视为点电荷，不影响电场的分布）现调节滑动变阻器R，使小球
17、恰能静止在 A 处；然后再闭合K，待电场重新稳定后释放小球p取重力加速度g=10m/s2 求：（ 1）小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压；（ 2）小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值；（ 3）小球 p 到达杆的中点 O 时的速度【答案】 (1 )U=20V (2)Rx=8 (3)v=1.05m/s【解析】【分析】【详解】(1)小球带负电 ；U恰能静止应满足： mgEqqdmgd0.01100.2U1103V 20Vq(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，由电路电压关系:EURx R2 rR2代入数据求得Rx=8(3)闭合电键 K 后，设电场稳定时的电压为U，由电路电压关系
18、:E U RxR12 r R12代入数据求得100U=V11由动能定理 : mg d1U q1 mv2222代入数据求得v=1.05m/s【点睛】本题为电路与电场结合的题目，要求学生能正确掌握电容器的规律及电路的相关知识，能明确极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压11 一电源的电动势为6V、外接电阻R13.0 时，路端电压为4.5V求：（ 1）该电源的内阻多大？（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是多大？【答案】（ 1）该电源的内阻为1.0 ；（ 2）如果在外电路再串联一个R2 6.0 的电阻，流过电源的电流是 2.0A。【解析】【分析】【详解】（1）由闭合电
19、路欧姆定律可得：EU R1r R1代入数据得r 1.0 ；（2）根据并联电路规律可得：R 1R 263 2.0；R 并 63R 1 R 2根据闭合电路欧姆定律有：I E = 6 =2.0A R并 r 2 112 如图所示，三个电阻R1、R2、 R3 的阻值均等于电源内阻r，电键 S打开时，有一质量为 m，带电荷量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点现闭合电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和该板碰撞，碰撞过程小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板处设电容器两极板间距为d，求：（ 1）电源的电动势 E；（ 2）小球与极板碰撞后所带的电荷量q/ 【答案】 （1） Emgdq（ ）2q = 2q【解析】【分析】【详解】(1)当 S 打开时，电容器电压等于电源电动势E，即：U=E小球静止时满足：qUmgd由以上两式解得：E = mgdq ；(2) 闭合 S，电容器电压为 U ，则：EEEUR2rR2 R3 r3r3对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：Uq U mg q02由以上各式解得：q2q